(57)【要約】【課題】環状部材を支持する軸受にモーメントを発生させない変速歯車装置および該変速歯車装置を備えたアクチュエータを提供することを目的とする。【解決手段】変速歯車装置２は、入出力軸線Ｌｏ方向に３つ配列されている第一環状部材３０、第二環状部材４０および第三環状部材５０において、各環状部材３０，４０，５０の偏心中心の入出力軸線Ｌｏ基準の位相を調整することにより、各環状部材３０，４０，５０の公転により発生する軸受９１に掛かるモーメントを相殺させることができる。これにより、軸受９１の寿命を延ばすことが可能となり、変速歯車装置２（アクチュエータ１）の出力特性を良好に保つことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力軸線を中心とした軸部材に相対回転可能に外嵌され、前記入出力軸線を中心とした筒状部材に相対回転可能に収容され、前記入出力軸線に対して偏心した偏心軸線を中心とし、内歯を有する内歯歯車と該内歯に噛合可能な外歯を有し前記内歯歯車と歯数が異なる外歯歯車とにより、前記軸部材または前記筒状部材に対して噛み合う環状部材を備え、
前記環状部材は、前記入出力軸線方向に少なくとも３つ配列され、少なくとも１つの前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相は、他の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されている変速歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記少なくとも１つの環状部材は、前記他の環状部材と質量が異なるように形成されている変速歯車装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記環状部材は、前記入出力軸線方向に３つ配列され、中央の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相が両側の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されている変速歯車装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項において、
中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、
前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、
前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備える変速歯車装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項において、
中心が前記入出力軸線に対して偏心した偏心外周面が形成された前記軸部材と、
前記偏心外周面に相対回転可能に支持され、前記外歯歯車が外周面に形成された前記環状部材と、
前記内歯歯車が内周面に形成された前記筒状部材と、を備える変速歯車装置。
【請求項６】
円筒形状のロータと、
前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、
前記ロータの径方向内側に対向して配置された請求項１から３の何れか一項に記載の変速歯車装置と、を備えたアクチュエータであって、
前記変速歯車装置は、
中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、
前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、
前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備えるアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構を備えた変速歯車装置および該変速歯車装置を備えたアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変速歯車装置は、モータなど駆動源により入力される回転を変速する減速装置または増速装置として用いられている。このような変速歯車装置として、例えば、特許文献１には、遊星歯車機構を利用した減速装置が開示されている。この減速装置では、入出力軸線方向に配列された２つの環状部材（揺動部材）を軸部材の周りに公転させ、環状部材に形成された外歯歯車とハウジングに形成された当該外歯歯車に噛み合う内歯歯車との歯数差に応じた環状部材の自転成分を出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０８７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来の変速歯車装置では、特許文献１の減速装置のように、２つの環状部材は、環状部材に対し入出力軸線方向両側に配置された軸受により支承されている。このため、軸受には、軸受からの入出力軸線方向の距離が異なる２つの環状部材の公転により発生するモーメントが常に掛かることになる。このため、軸受の寿命の面で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、環状部材を支持する軸受に発生するモーメントを低減する変速歯車装置および該変速歯車装置を備えたアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１）本発明に係る変速歯車装置は、入出力軸線を中心とした軸部材に相対回転可能に外嵌され、前記入出力軸線を中心とした筒状部材に相対回転可能に収容され、前記入出力軸線に対して偏心した偏心軸線を中心とし、内歯を有する内歯歯車と該内歯に噛合可能な外歯を有し前記内歯歯車と歯数が異なる外歯歯車とにより、前記軸部材または前記筒状部材に対して噛み合う環状部材を備え、前記環状部材は、前記入出力軸線方向に少なくとも３つ配列され、少なくとも１つの前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相は、他の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されている。
【０００７】
（請求項２）また、前記少なくとも１つの環状部材は、前記他の環状部材と質量が異なるように形成されているようにしてもよい。
【０００８】
（請求項３）また、前記環状部材は、前記入出力軸線方向に３つ配列され、中央の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相が両側の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されているようにしてもよい。
【０００９】
（請求項４）また、中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備えるようにしてもよい。
【００１０】
（請求項５）また、中心が前記入出力軸線に対して偏心した偏心外周面が形成された前記軸部材と、前記偏心外周面に相対回転可能に支持され、前記外歯歯車が外周面に形成された前記環状部材と、前記内歯歯車が内周面に形成された前記筒状部材と、を備えるようにしてもよい。
【００１１】
（請求項６）本発明に係るアクチュエータは、円筒形状のロータと、前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、前記ロータの径方向内側に対向して配置された請求項１から３の何れか一項に記載の変速歯車装置と、を備えたアクチュエータであって、前記変速歯車装置は、中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
（請求項１）本発明によれば、入出力軸線方向に少なくとも３つ配列されている環状部材において、各環状部材の偏心中心の入出力軸線基準の位相を調整することにより、各環状部材の公転により発生する軸受に掛かるモーメントを相殺させることができる。これにより、軸受の寿命を延ばすことが可能となり、変速歯車装置の出力特性を良好に保つことができる。
【００１３】
（請求項２）また、各環状部材の質量を調整することにより、各環状部材の公転により発生する軸受に掛かるモーメントを相殺させることができる。これにより、簡易且つ低コストで変速歯車装置を構成することができる。
【００１４】
（請求項３）また、環状部材を３つ配列すればよく、小型且つシンプルな変速歯車装置を構成することができる。
【００１５】
（請求項４）筒状部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の収容孔に収容された環状部材が、筒状部材の回転に伴って入出力軸線の周りを公転することになる。ここで、環状部材の自転を規制することにより、環状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された軸部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りに回転されて駆動力を出力する。このように変速歯車装置は、自転を規制された状態で公転する環状部材の公転成分を変速して出力することで高い変速比を得ることができる。
【００１６】
また、筒状部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の収容孔に収容された環状部材が、筒状部材の回転に伴って入出力軸線の周りを公転することになる。ここで、軸部材を回転不能にすることにより、環状部材は両歯車の歯数差に基づく回転数で自転して駆動力を出力する。このように変速歯車装置は、自転しながら公転する環状部材の自転成分のみを変速して出力することで高い変速比を得ることができる。
【００１７】
（請求項５）軸部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された環状部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りを自転しながら公転する。変速歯車装置は、自転しながら公転する環状部材の自転成分のみを変速して出力することで高い変速比を得ることができる。
【００１８】
また、軸部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された環状部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りを自転しながら公転する。ここで、環状部材の自転を規制することにより、筒状部材は両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りに回転されて駆動力を出力する。このように変速歯車装置は、自転を規制された状態で公転する環状部材の公転成分を変速して出力することで高い変速比を得ることができる。
【００１９】
（請求項６）変速歯車装置は、ロータの径方向内側に対向して配置されている。これにより、アクチュエータの入出力軸線線方向の長さを短く構成することができ、例えば、インホイールモータに容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態：アクチュエータの構成を示した断面図である。
【図２】一部を透視する図１におけるＡ方向矢視図である。
【図３】環状部材の軸受に掛かるモーメントを説明するための図である。
【図４】本発明の第二実施形態：アクチュエータの構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の変速歯車装置を備えたアクチュエータを具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．アクチュエータの構成）
本発明の変速歯車装置を備えたアクチュエータの第一の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。ここで、本実施形態におけるアクチュエータ１は、車両のホイールＷＨに内蔵されるインホイールモータ等に適用可能である。そして、詳細は後述するが、変速歯車装置は、円盤部材６０がハウジングＨ１（Ｈ２）に対して相対回転不能な状態で配置されることにより第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の自転を規制し、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の公転成分を変速して歯車軸７０から出力する減速装置２である。なお、図２において、内歯歯車３１，４１，５１および外歯歯車７１の噛み合いの状態を表すように、各歯車の一部のみを示している。そのため、本実施形態で例示される歯数とは異なる。
【００２３】
アクチュエータ１は、ハウジングＨ１と、減速装置２と、モータ３とを備えて構成される。ハウジングＨ１は、減速装置２およびモータ３を収容するケースである。アクチュエータ１においては、モータ３の回転駆動力が減速装置２に伝達されて減速される。
【００２４】
モータ３は、円筒形状のロータＲ１と、ロータＲ１の径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータＳ１とを備える。ロータＲ１は、例えば、ロータヨークと磁石とを備えて構成される。また、ステータＳ１は、ステータコアと当該ステータコアに巻回されたコイルとを備えて構成される。
【００２５】
減速装置２は、主として、歯車機構１０と、出力軸部材１２とから構成される。歯車機構１０は、外輪２０（本発明の「筒状部材」に相当する）と、第一環状部材３０と、第二環状部材４０と、第三環状部材５０と、円盤部材６０と、歯車軸７０（本発明の「軸部材」に相当する）と、ピン８１と、軸受９１，９２等とから構成される。
【００２６】
出力軸部材１２は、歯車機構１０により減速された回転を出力する出力軸である。この出力軸部材１２は、減速装置２の回転中心に配置され、図１の右側の端部が車両のホイールＷＨに連結されている。また、出力軸部材１２は、外周両側に配置された軸受９３，９４によりハウジングＨ１内において入出力軸線Ｌｏの周りに回転可能に支承されている。
【００２７】
外輪２０は、円筒状に形成され、外周にロータＲ１が嵌合され、モータ３の回転駆動力を入力する入力部材である。外輪２０は、内周両側に配置された軸受９１，９２によりハウジングＨ１内において入出力軸線Ｌｏを中心に回転可能に支承されている。外輪２０における軸受９１，９２間の内周面には、中央に第一収容孔２１、該第一収容孔２１の両側に第二収容孔２２および第三収容孔２３が形成されている。第一収容孔２１は、入出力軸線Ｌｏから所定の距離だけ偏心した第一偏心軸Ｌａを中心とする円筒状の内周面により形成されている。同様に、第二収容孔２２および第三収容孔２３は、入出力軸線Ｌｏから所定の距離だけ偏心し、且つ第一偏心軸Ｌａとは異なる第二偏心軸Ｌｂを中心とする円筒状の内周面により形成されている。
【００２８】
また、第一収容孔２１と第二収容孔２２および第三収容孔２３とは、入出力軸線Ｌｏに対する偏心方向が互いに逆方向となるように形成されている。つまり、第一収容孔２１の第一偏心軸Ｌａと第二収容孔２２および第三収容孔２３の第二偏心軸Ｌｂとは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に１８０（ｄｅｇ）間隔となるように形成されている。また、本実施形態において第一収容孔２１、第二収容孔２２および第三収容孔２３は、外輪２０の内周面に直接的に形成するものとしたが、外輪２０の内周面にそれぞれ嵌め込んで固定される別部材によって構成されるものとしてもよい。
【００２９】
第一環状部材３０は、歯車軸７０が貫通した状態で外輪２０の内部に配置される遊星歯車である。この第一環状部材３０は、第一軸受９５を介して外輪２０の第一収容孔２１に収容され、外輪２０に対して相対回転可能な状態で支持されている。つまり、第一収容孔２１は、第一環状部材３０の中心が入出力軸線Ｌｏから所定の距離となる位置に第一環状部材３０を収容している。このような構成により、入出力軸線Ｌｏに対する第一環状部材３０の第一偏心軸Ｌａの距離が一定に維持され、第一環状部材３０は外輪２０の回転に伴って公転運動することになる。
【００３０】
また、第一環状部材３０は、内周面に第一内歯歯車３１が形成され、第一環状部材３０の両端面を入出力軸線Ｌｏ方向に貫通する挿入孔３２が形成されている。挿入孔３２は、円盤部材６０に嵌入されたピン８１が挿入されるピン孔である。本実施形態において、図２に示すように、６箇所に形成された挿入孔３２が第一環状部材３０の周方向に等間隔となるように配置されている。また、挿入孔３２の形状は、第一環状部材３０が入出力軸線Ｌｏの周りを公転した場合に、第一環状部材３０に対するピン８１の軌跡の外接円と同一となるように形成されている。より詳細には、挿入孔３２の内径は、転がり軸受８２を含むピン８１の直径と、第一環状部材３０の偏心量（入出力軸線Ｌｏと第一偏心軸Ｌａの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。
【００３１】
第二環状部材４０および第三環状部材５０は、歯車軸７０が貫通した状態で外輪２０の内部に配置される遊星歯車である。第二環状部材４０および第三環状部材５０は、第二軸受９６および第三軸受９７を介して外輪２０の第二収容孔２２および第三収容孔２３にそれぞれ収容され、外輪２０に対して相対回転可能な状態で支持されている。つまり、第二収容孔２２および第三収容孔２３は、第二環状部材４０および第三環状部材５０の各中心が入出力軸線Ｌｏから所定の距離となる位置に第二環状部材４０および第三環状部材５０をそれぞれ収容している。このような構成により、入出力軸線Ｌｏに対する第二環状部材４０および第三環状部材５０の第二偏心軸Ｌｂの距離が一定に維持され、第二環状部材４０および第三環状部材５０は外輪２０の回転に伴って公転運動することになる。
【００３２】
また、第二環状部材４０および第三環状部材５０は、内周面に第二内歯歯車４１および第三内歯歯車５１がそれぞれ形成され、第二環状部材４０および第三環状部材５０の両端面を入出力軸線Ｌｏ方向に貫通する挿入孔４２，５２がそれぞれ形成されている。挿入孔４２，５２は、円盤部材６０に嵌入されたピン８１が挿入されるピン孔である。本実施形態において、図２に示すように、６箇所に形成された挿入孔４２，５２が第二環状部材４０および第三環状部材５０の周方向に等間隔となるようにそれぞれ配置されている。また、挿入孔４２，５２の形状は、第二環状部材４０および第三環状部材５０が入出力軸線Ｌｏの周りを公転した場合に、第二環状部材４０および第三環状部材５０に対するピン８１の軌跡の外接円と同一となるように形成されている。より詳細には、挿入孔４２，５２の内径は、転がり軸受８２を含むピン８１の直径と、第二環状部材４０および第三環状部材５０の偏心量（入出力軸線Ｌｏと第二偏心軸Ｌａの離間距離）との和にほぼ等しくなるように設定されている。
【００３３】
上述の第一環状部材３０、第二環状部材４０および第三環状部材５０は、同一の材質で同一の径に形成されているが、第一環状部材３０の入出力軸線Ｌｏ方向の厚さは、第二環状部材４０および第三環状部材５０の入出力軸線Ｌｏ方向の厚さの２倍となるように形成されている。すなわち、第一環状部材３０の質量は、第二環状部材４０および第三環状部材５０の質量の２倍となるように形成されている。そして、第一環状部材３０、第二環状部材４０および第三環状部材５０は、隣り合う環状部材の中心間距離が同一となるように歯車軸７０が貫通した状態で外輪２０の内部に配置されている。また、第一収容孔２１の第一偏心軸Ｌａと第二収容孔２２および第三収容孔２３の第二偏心軸Ｌｂとは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に１８０（ｄｅｇ）間隔となるように形成されている。従って、これらに収容される第一環状部材３０と第二環状部材４０および第三環状部材５０は、外輪２０が回転した際に、それぞれの自転軸（第一偏心軸Ｌａおよび第二偏心軸Ｌｂ）が入出力軸線Ｌｏに対称な位置を常に維持された状態で入出力軸線Ｌｏの周りを公転することになる。
【００３４】
円盤部材６０は、入出力軸線Ｌｏの軸方向において第三環状部材５０と並んで配置されている。そして、円盤部材６０は、ハウジングＨ１に対して相対回転不能なようにハウジングＨ１に固定されている。円盤部材６０の図１の左側の端面６０ａには、図２に示すように、６本の円柱状のピン８１の図１の右側の端部が円盤部材６０の周方向に等間隔となるように圧入または隙間嵌めにより固定されている。そして、円盤部材６０は、円筒状の内周面６０ｂが形成され、この内周面６０ｂの内側に設けられた軸受９４を介して出力軸部材１２を回転可能に支持している。
【００３５】
各ピン８１は、円盤部材６０の端面６０ａからハウジングＨ１の図１の左壁に向かって入出力軸線Ｌｏの軸方向に突設されている。そして、各ピン６１の図１の左側の端部は、ハウジングＨ１に穿設された６本のピン６１と同数のピン孔に圧入または隙間嵌めにより連結されている。各ピン８１は、円筒状の転がり軸受８２を回転可能な状態で外挿している。各ピン８１は、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の各挿入孔３２，４２，５２に挿入される。そして、転がり軸受８２が各挿入孔３２，４２，５２とピン６１との間に介在し、転がり軸受８２の外周面の一部分が各挿入孔３２，４２，５２の内周面と当接する。このように、ピン８１は、転がり軸受８２を介して各挿入孔３２，４２，５２と係合している。
【００３６】
このような構成からなる円盤部材６０は、外輪２０の回転に伴い第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０が公転運動すると、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の各挿入孔３２，４２，５２の内周面からピン８１および転がり軸受８２を介して負荷を受ける。各挿入孔３２，４２，５２に対する転がり軸受８２を含むピン８１の外径の寸法関係に基づいて、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の公転運動のうち自転成分が円盤部材６０に伝達される。ここで、本実施形態において、円盤部材６０がハウジングＨ１に固定されていることから、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０は自転を規制されることになる。このように、ピン８１および挿入孔３２，４２，５２は、公転運動する第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の自転成分を円盤部材６０に伝達する伝達機構を構成している。
【００３７】
歯車軸７０は、軸状に形成され、外歯歯車７１を有する太陽歯車であって、入出力軸線Ｌｏを中心に回転可能な状態で外輪２０の内部に配置されている。この歯車軸７０は、出力軸部材１２が嵌入され、駆動力を出力する出力部材である。外歯歯車７１は、歯車軸７０の外周面に形成され、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の内周側を貫通し、内歯歯車３１，４１，５１と噛み合っている。また、歯車軸７０の外歯歯車７１の歯数は、第一、第二、第三内歯歯車３１，４１，５１の歯数よりも少なくなるように設定されるとともに、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０が入出力軸線Ｌｏに対して偏心して配置されていることから、外歯歯車７１は、その一部のみが第一、第二、第三内歯歯車３１，４１，５１と噛み合っている。
【００３８】
（１−２．アクチュエータの動作）
次に、アクチュエータ１の動作について説明する。先ず、モータ３を作動させると、モータ３のロータＲ１とともに外輪２０が入出力軸線Ｌｏ回りに回転する。この回転に伴って、外輪２０に形成された第一、第二、第三収容孔２３，２４，２５にそれぞれ収容された第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０が、外輪２０の回転に伴い入出力軸線Ｌｏの周りを公転する。
【００３９】
ここで、公転運動する第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の各挿入孔３２，４２，５２は、円盤部材６０のピン８１が挿入され、転がり軸受８２を介してピン８１と係合している。第一環状部材３０は、円盤部材６０がハウジングＨ１に固定されているため、ピン８１により第一偏心軸Ｌａの周りに自転することを規制されることになる。つまり、第一環状部材３０は、外輪２０の回転に伴い、第一偏心軸Ｌａに対して配置された位相を維持した状態で、入出力軸線Ｌｏの周りを公転することになる。第二、第三環状部材４０，５０は、円盤部材６０がハウジングＨ１に固定されているため、ピン８１により第二、第三偏心軸Ｌｂの周りに自転することを規制されることになる。つまり、第二、第三環状部材４０，５０は、外輪２０の回転に伴い、第二、第三偏心軸Ｌｂに対して配置された位相を維持した状態で、入出力軸線Ｌｏの周りを公転することになる。
【００４０】
また、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の第一、第二、第三内歯歯車３１，４１，５１は、噛み合う歯車軸７０の外歯歯車７１と歯数が異なるため、周方向の一部のみが外歯歯車７１と噛み合っている。そして、上述したように第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０が入出力軸線Ｌｏの周りを公転すると、歯車軸７０は、第一、第二、第三内歯歯車３１，４１，５１と外歯歯車７１の歯数差に基づく回転数で自転する。このように、本実施形態の減速装置１では、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の自転成分と連動する円盤部材６０がハウジングＨ１に固定されているため、各部材は自転を規制される。そして、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の公転成分が内歯歯車３１，４１，５１と外歯歯車７１の歯数差に基づいて減速され、歯車軸７０と連結された出力軸部材１２から駆動力が出力される。
【００４１】
ここで、図３に示すように、外輪２０は、第一、第二、第三収容孔２３，２４，２５により第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０を回転可能に支持している。よって、外輪２０を支承する軸受９１には、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の公転により発生するモーメントが掛かることになる。しかし、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０は、第一環状部材３０の入出力軸線Ｌｏ方向の厚さ２ａが第二、第三環状部材４０，５０の入出力軸線Ｌｏ方向の各厚さａの２倍になるようにそれぞれ形成されている。そして、同一材質で同一径に形成されているため、第一環状部材３０の質量２ｗは第二、第三環状部材４０，５０の質量ｗの２倍になるように形成されている。また、第一収容孔２１と第二収容孔２２および第三収容孔２３とは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に１８０（ｄｅｇ）間隔となるように形成されている。よって、第一環状部材３０の偏心中心（入出力軸線Ｌａ）の入出力軸線Ｌｏ基準の位相は、第二、第三環状部材４０，５０の偏心中心（入出力軸線Ｌｂ）の入出力軸線Ｌｏ基準の位相と１８０（ｄｅｇ）ずれているので、第一環状部材３０の公転により発生するモーメントの方向は、第二、第三環状部材４０，５０の公転により発生するモーメントの方向と逆方向になる。
【００４２】
ここで、軸受９１の入出力軸線Ｌｏ方向の厚さをｄとし、軸受９１、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の入出力軸線Ｌｏ方向の配置間隔を無視すると、軸受９１から第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０までの入出力軸線Ｌｏ方向の中心間距離は、それぞれ（ｄ／２＋ａ／２），（ｄ／２＋２ａ），（ｄ／２＋７ａ／２）となり、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の公転により発生するモーメントは、第二、第三環状部材４０，５０によるモーメントの方向をマイナスとすると、それぞれ２ｗ（ｄ／２＋２ａ），−ｗ（ｄ／２＋ａ／２），−ｗ（ｄ／２＋７ａ／２）となる。そして、これらのモーメントを加算すると相殺され、軸受９１にはモーメントは掛らなくなるので、軸受９１の寿命を延ばすことが可能となり、減速装置２（アクチュエータ１）の出力特性を良好に保つことができる。
【００４３】
また、減速装置２は、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の挿入孔３２，４２，５２と、円盤部材６０のピン８１とにより、第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の自転成分と円盤部材６０を連動させる伝達機構を構成している。この伝達機構は、第二、第三環状部材３０，４０，５０が入出力軸線Ｌｏの周りを公転すると、第二、第三環状部材３０，４０，５０の公転成分を許容するとともに、第二、第三環状部材３０，４０，５０の自転を規制する。これにより、減速装置２は、伝達機構により、第二、第三環状部材３０，４０，５０の自転成分のみを円盤部材６０に伝達し、歯車機構１０をより確実に動作させることができる。
【００４４】
また、減速装置２は、第二、第三環状部材３０，４０，５０という複数の環状部材を備えることから、第一、第二、第三内歯歯車３１，４１，５１を有する第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０と、第一、第二、第三内歯歯車３１，４１，５１と噛み合う外歯歯車７１を有する歯車軸７０との間で、駆動力を伝達する際の負荷を分散させることができる。従って、減速装置２は、機械的に伝達可能な最大駆動力を向上させることができる。
【００４５】
＜１−３．第一実施形態の変形態様＞
第一実施形態の減速装置２は、歯車軸７０（軸部材）を出力部材としたのに対して、第一実施形態の変形態様は、歯車軸７０（軸部材）がハウジングＨ１に対して相対回転不能な状態で配置され、自転しながら公転する第一、第二、第三環状部材３０，４０，５０の自転成分のみを変速して円盤部材６０から出力する点で異なる構成となっている。なお、その他の構成については、第一実施形態と実質的に同一である。このような構成においても、第一実施形態の減速装置２と同様の効果を奏する。
【００４６】
＜２．第二実施形態＞
（２−１．アクチュエータの構成）
本発明の変速歯車装置を備えたアクチュエータの第二の実施形態について、図４を参照して説明する。ここで、本実施形態におけるアクチュエータ６は、車両のホイールに内蔵されるインホイールモータ等に適用可能である。そして、詳細は後述するが、変速歯車装置は、外輪１２０がハウジングＨ２に対して相対回転不能な状態で配置され、自転しながら公転する第一、第二、第三環状部材１３０，１４０，１５０の自転成分のみを変速して円盤部材１６０から出力する減速装置７である。
【００４７】
アクチュエータ６は、ハウジングＨ２と、減速装置７と、モータ８とを備えて構成される。ハウジングＨ２は、減速装置７およびモータ８を収容するケースである。アクチュエータ６においては、モータ８の回転駆動力が減速装置７に伝達されて減速される。
【００４８】
モータ８は、円筒形状のロータＲ２と、ロータＲ２の径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータＳ２とを備える。円筒形状のロータＲ２は、例えば、ロータヨークと磁石とを備えて構成されている。また、ステータＳ２は、ステータコアと当該ステータコアに巻回されたコイルとを備えて構成される。
【００４９】
減速装置７は、主として、歯車機構１１から構成される。歯車機構１１は、外輪１２０（本発明の「筒状部材」に相当する）と、第一環状部材１３０と、第二環状部材１４０と、第三環状部材１５０と、円盤部材１６０と、入力軸部材１７０（本発明の「軸部材」に相当する）と、ピン１８０と、軸受１９１，１９２とから構成される。
【００５０】
外輪１２０は、円筒状に形成され、内周に内歯歯車１２１が形成され、入出力軸線Ｌｏを中心とした歯車である。外輪１２０は、ハウジングＨ２の円筒状部分に嵌入されている。
【００５１】
入力軸部材１７０は、ハウジングＨ２の円形孔に嵌挿された軸受１９２によって、入出力軸線Ｌｏを中心にハウジングＨ２に対して回転可能に支承されている。そして、入力軸部材１７０は、モータ８のロータＲ２を嵌合することにより、ロータＲ２と一体的に固定される。つまり、入力軸部材１７０は、ロータＲ２の回転駆動力の入力を受ける。この入力軸部材１７０は、基端側（図４の右側）から順に、基端部１７１と、ロータ嵌合部１７２と、第三偏心体部１７５と、第一偏心体部１７３と、第二偏心体部１７４と、先端部１７６とを備え、これらが一体的に成形されている。
【００５２】
基端部１７１は、入出力軸線Ｌｏを中心軸とする円筒状または円柱状に形成されている。先端部１７６は、入力軸部材１７０の先端側（図４の左側）、すなわち、円盤部材１６０側に設けられている。この先端部１７６は、基端部１７１と同様に、入出力軸線Ｌｏを中心軸とする円筒状または円柱状に形成されている。この先端部１７６の外周面には軸受１９１が配置され、先端部１７６は円盤部材１６０を相対回転可能に支承している。
【００５３】
ロータ嵌合部１７２は、入出力軸線Ｌｏを中心軸とする円筒状または円柱状に形成されている。ロータ嵌合部１７２の外径は、基端部１７１の外径より大径に形成されている。ロータ嵌合部１７２の外周面には、入力軸部材１７０と別体に形成されたロータＲ２を外周面に圧入により嵌合する。
【００５４】
第一偏心体部１７３は、入出力軸線Ｌｏに対して偏心した第一偏心軸線Ｌａを中心とした円形外周面を有している。この第一偏心体部１７３の外径は、本実施形態においては、基端部１７１の外径よりも大きく設定されている。第一偏心体部１７３は、軸方向において、外輪１２０の軸方向中央に位置するように形成されている。
【００５５】
第二偏心体部１７４および第三偏心体部１７５は、第一偏心体部１７３の入出力軸線Ｌｏ方向両側にそれぞれ形成されている。第二偏心体部１７４および第三偏心体部１７５は、入出力軸線Ｌｏに対して偏心した第二偏心軸線Ｌｂを中心とした円形外周面を有している。第二偏心体部１７４および第三偏心体部１７５は、第一偏心体部１７３と同一径に形成されている。第二偏心軸線Ｌｂは、入出力軸線Ｌｏに対して第一偏心軸線Ｌａとは位相を１８０°ずれた方向に、第一偏心軸線Ｌａの偏心量と同量偏心している。第二偏心体部１７４および第三偏心体部１７５は、軸方向において、外輪１２０の軸方向両側に位置するように形成されている。従って、入力軸部材１７０が入出力軸線Ｌｏ回りに回転すると、入力軸部材１７０の第一、第二、第三偏心体部１７３，１７４，１７５が、入出力軸線Ｌｏ回りに公転することになる。
【００５６】
円盤部材１６０は、ハウジングＨ２に嵌挿された軸受（図示せず）および入力軸部材１７０の先端部１７２の外周面に嵌挿された軸受１９１によって、ハウジングＨ２および入力軸部材１７０に対して、入出力軸線Ｌｏ回りに回転可能に支承されている。この円盤部材１６０は、入力軸部材１７０よりも図１の左側に位置し、フランジ部１６１と、軸部１６２とを備えている。フランジ部１６１は、中央に円形孔がある円盤状に形成されており、フランジ部１６１の内周面が軸受１９１を介して入力軸部材１７０の先端部１７６に回転可能に支承されている。また、フランジ部１６１の図４の右端面には、入出力軸線Ｌｏを中心とした周方向に等間隔に複数の円形凹部１６１ａが形成されている。つまり、それぞれの円形凹部１６１ａの円形中心位置は、入出力軸線Ｌｏを中心とした同一円上に位置する。軸部１６２は、フランジ部１６１の図４の左端面にフランジ部１６１と同軸上に一体的に形成されている。この軸部１６２は、入出力軸線Ｌｏを中心とした円筒状または円柱状に形成されている。
【００５７】
第一環状部材１３０は、中央に円形孔がある円盤状に形成されている。第一環状部材１３０の内周面が、入力軸部材１７０の第一偏心体部１７３の外周側に、第一軸受１９５を介して嵌挿されている。つまり、第一環状部材１３０は、第一偏心体部１７３に対して、第一偏心軸線Ｌａを中心に回転可能に支持されている。そして、第一偏心体部１７３が入出力軸線Ｌｏに対して偏心しているため、第一環状部材１３０は、ハウジングＨ２内において、入出力軸線Ｌｏ回りに公転すると共に第一偏心軸線Ｌａ回りに自転するように設けられている。
【００５８】
この第一環状部材１３０は、外周面に第一外歯歯車１３１が形成されている。つまり、第一環状部材１３０は、第一偏心軸線Ｌａを中心とした遊星歯車である。従って、第一外歯歯車１３１のピッチ円の中心位置は、第一偏心軸線Ｌａに一致する。第一環状部材１３０の軸方向幅は、外輪１２０の軸方向幅の半分に形成されている。そして、第一環状部材１３０は、外輪１２０の内歯歯車１２１の軸方向中央に噛合する。また、この第一環状部材１３０のピッチ円直径は、外輪１２０のピッチ円直径よりも、第一偏心軸線Ｌａの入出力軸線Ｌｏに対する偏心量の分、小さく設定されている。従って、第一環状部材１３０は、外輪１２０の内歯歯車１２１の一部分に内接して噛合する関係となる。つまり、第一環状部材１３０は、外輪１２０の内歯歯車１２１に噛合しながら外輪１２０に対して相対的に回転することになる。
【００５９】
さらに、第一環状部材１３０の径方向中央には、第一偏心軸線Ｌａを中心とした周方向に等間隔に円形貫通孔１３２が複数形成されている。つまり、それぞれの円形貫通孔１３２の円形中心位置は、第一偏心軸線Ｌａを中心とした同一円上に位置する。また、円形貫通孔１３２は、円盤部材１６０のフランジ部１６１に形成された円形凹部１６１ａと同数形成されている。円形貫通孔１３２の内径は、円盤部材１６０のフランジ部１６１に形成された円形凹部１６１ａの内径よりも大きく形成されている。そして、入出力軸線Ｌｏの軸方向から見た場合に、それぞれの円形貫通孔１３２は、円盤部材１６０のフランジ部１６１に形成されたそれぞれに対応する円形凹部１６１ａの全体を視認できるような位置および形状に形成されている。
【００６０】
第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、中央に円形孔がある円盤状にそれぞれ形成されている。第二環状部材１４０および第三環状部材１５０の内周面が、入力軸部材１７０の第二偏心体部１７４の外周側および第三偏心体部１７５の外周側に、第二軸受９６および第三軸受９７を介してそれぞれ嵌挿されている。つまり、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、第二偏心体部１７４および第三偏心体部１７５に対して、第二偏心軸線Ｌｂを中心に回転可能に支持されている。そして、第二偏心体部１７４および第三偏心体部１７５が入出力軸線Ｌｏに対して偏心しているため、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、ハウジングＨ２内において、入出力軸線Ｌｏ回りに公転すると共に第二偏心軸線Ｌｂ回りに自転するように設けられている。
【００６１】
第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、外周面に第二外歯歯車１４１および第三外歯歯車１５１がそれぞれ形成されている。つまり、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、第二偏心軸線Ｌｂを中心とした遊星歯車である。従って、第二外歯歯車１４１および第三外歯歯車１５１のピッチ円の中心位置は、第二偏心軸線Ｌｂに一致する。第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、外輪１２０の軸方向幅の四分の一にそれぞれ形成されている。そして、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、第一環状部材１３０の軸方向両側に配置され、外輪１２０の内歯歯車１２１の軸方向両側に噛合する。また、第二外歯歯車１４１および第三外歯歯車１５１のピッチ円直径は、外輪１２０のピッチ円直径よりも、第二偏心軸線Ｌｂの入出力軸線Ｌｏに対する偏心量の分、小さく設定されている。従って、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、外輪１２０の内歯歯車１２１の一部分に内接して噛合する関係となる。つまり、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、外輪１２０の内歯歯車１２１に噛合しながら外輪１２０に対して相対的に回転することになる。
【００６２】
さらに、第二外歯本体１４１の径方向中央および第三外歯本体１５１の径方向中央には、第二偏心軸線Ｌｂを中心とした周方向に等間隔に円形貫通孔１４２，１５２がそれぞれ複数形成されている。つまり、それぞれの円形貫通孔１４２，１５２の円形中心位置は、第二偏心軸線Ｌｂを中心とした同一円上に位置する。また、円形貫通孔１４２，１５２は、円盤部材１６０のフランジ部１６１に形成された円形凹部１６１ａと同数形成されている。円形貫通孔１４２，１５２の内径は、円盤部材１６０のフランジ部１６１に形成された円形凹部１６１ａの外径よりも大きく形成されている。そして、入出力軸線Ｌｏの軸方向から見た場合に、それぞれの円形貫通孔１４２，１５２は、円盤部材１６０のフランジ部１６１に形成されたそれぞれに対応する円形凹部１６１ａの全体を視認できるような位置および形状に形成されている。
【００６３】
上述の第一環状部材１３０、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、同一の材質で同一の径に形成されているが、第一環状部材１３０の入出力軸線Ｌｏ方向の厚さは、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０の入出力軸線Ｌｏ方向の厚さの２倍となるように形成されている。すなわち、第一環状部材１３０の質量は、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０の質量の２倍となるように形成されている。そして、第一環状部材１３０、第二環状部材１４０および第三環状部材１５０は、隣り合う環状部材の中心間距離が同一となるように入力軸部材１７０が貫通した状態で外輪１２０の内部に配置されている。また、第一偏心体部１７３と第二偏心体部１７４および第三偏心体部１７５とは、入出力軸線Ｌｏを中心とした回転方向に１８０（ｄｅｇ）間隔となるように形成されている。従って、これらに嵌入される第一環状部材１３０と第二環状部材１４０および第三環状部材１５０とは、入力軸部材１７０が回転した際に、それぞれの自転軸（第一偏心軸Ｌａおよび第二偏心軸Ｌｂ）が入出力軸線Ｌｏに対称な位置を常に維持された状態で入出力軸線Ｌｏの周りを公転することになる。
【００６４】
複数のピン１８１は、円柱状に形成され、各ピン１８１の外周には、円筒状のすべり軸受１８２が嵌挿される。各ピン１８１は、円盤部材１６０のフランジ部１６１に形成される円形凹部１６１ａに嵌合され、フランジ部１６１の図４の右端面から軸方向に突設されている。そして、各ピン１８１は、第一、第二、第三外歯本体１３１，１４１，１５１に形成される円形貫通孔１３２，１４２，１５２を貫通している。また、すべり軸受１８２の外径は、円形貫通孔１３２，１４２，１５２の内径よりも小さく設定されている。すべり軸受１８２の外周面の一部が、円形貫通孔１３２，１４２，１５２の内周面の一部に当接している。入力軸部材１７０の回転に伴って、すべり軸受１８２と円形貫通孔１３２，１４２，１５２との接触部位が移動する。
【００６５】
（２−２．アクチュエータの動作）
次に、アクチュエータ６の動作について説明する。先ず、モータ８を作動させると、モータ３のロータＲ１に連結されている入力軸部材１７０が入出力軸線Ｌｏ回りに回転する。この回転に伴って、第一、第二、第三偏心体部１７３，１７４，１７５は、入出力軸線Ｌｏ回りに公転する。すると、第一環状部材１３０が第一偏心体部１７３の公転に伴って、入出力軸線Ｌｏ回りに公転する。このとき、第一環状部材１３０は、外輪１２０の内歯歯車１２１に噛合することによって、第一外歯１３２と内歯歯車１２１との歯数差に対応する分、第一偏心軸線Ｌａ回りに自転する。一方、第二、第三偏心体部１７４，１７５の公転に伴って、第二、第三環状部材１４０，１５０が入出力軸線Ｌｏ回りに公転する。このとき、第二、第三環状部材１４０，１５０は、内歯歯車１２１に噛合することによって、第二、第三外歯１４２，１５２と内歯歯車１２１との歯数差に対応する分、第二、第三偏心軸線Ｌｂ回りに自転する。
【００６６】
ここで、第一、第二、第三外歯本体１３１，１４１，１５１の円形貫通孔１３２，１４１ａ，１５１ａには、ピン１８１が貫通されている。そして、すべり軸受１８２が円形貫通孔１３２，１４１ａ，１５１ａの内周面にすべり接触している。従って、第一、第二、第三環状部材１３０，１４０，１５０がハウジング１０に対して相対回転する際に、第一、第二、第三環状部材１３０，１４０，１５０の第一偏心軸線Ｌａ、第二偏心軸線Ｌｂ回りの自転の成分が円盤部材１６０に伝達され駆動力が出力される。以上のような構成のアクチュエータ６においても、第一実施形態のアクチュエータ１と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
＜２−３．第二実施形態の変形態様＞
第二実施形態の減速装置７は、円盤部材１６０を出力部材としたのに対して、第二実施形態の変形態様は、円盤部材１６０がハウジングＨ２に対して相対回転不能な状態で配置されることにより第一、第二、第三環状部材１３０，１４０，１５０の自転を規制し、第一、第二、第三環状部材１３０，１４０，１５０の公転成分を変速して外輪１２０から出力する点で異なる構成となっている。なお、その他の構成については、第二実施形態と実質的に同一である。このような構成においても、第二実施形態のアクチュエータ６と同様の効果を奏する。
【００６８】
＜その他＞
以上、本発明の変速歯車装置について、環状部材３０，４０，５０または１３０，１４０，１５０を３つ備える構成としたが、４つ以上であっても同様の効果を奏する。また、変速歯車装置は、減速装置２，６として説明した。その他に、入力部材および出力部材の入出力の関係を逆方向とすることにより、本発明の変速歯車装置を適用した増速装置とすることもできる。つまり、減速装置２においては、入力部材を外輪２０とし、出力部材を歯車軸７０としたが、入力部材を歯車軸７０とし、出力部材を外輪２０とすることにより増速装置とすることができる。また、減速装置６においては、入力部材を軸部材１２０とし、出力部材を円盤部材１６０としたが、入力部材を円盤部材１６０とし、出力部材を軸部材１２０とすることにより増速装置とすることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１，６：アクチュエータ、  ２，７：減速装置（変速歯車装置）、  ３，８：モータ
１０，１１：歯車機構、  １２：出力軸部材
２０，１２０：外輪（筒状部材）、  ２１：第一収容孔、  ２２：第二収容孔、  ２３：第三収容孔、  １２１：内歯歯車
３０，１３０：第一環状部材、  ３１：第一内歯歯車、  ３２：挿入孔、  １３１：第一外歯歯車、  １３２：円形貫通孔
４０，１４０：第二環状部材、  ４１：第二内歯歯車、  ４２：挿入孔、  １４１：第二外歯歯車、  １４２：円形貫通孔
５０，１５０：第三環状部材、  ５１：第三内歯歯車、  ５２：挿入孔、  １５１：第三外歯歯車、  １５２：円形貫通孔
６０，１６０：円盤部材、  １６１：フランジ部
７０：歯車軸（軸部材）、  ７１：外歯歯車
８１,１８１：ピン、  ８２,１８２：転がり軸受
９１，９２，１９１，１９２：軸受
１７０：入力軸部材（軸部材）、  １７３：第一偏心体部、  １７４：第二偏心体部、  １７５：第三偏心体部
Ｌｏ：入出力軸線、  Ｌａ：第一偏心軸、  Ｌｂ：第二偏心軸
Ｈ１，Ｈ２：ハウジング、  Ｒ１，Ｒ２：ロータ、  Ｓ１，Ｓ２：ステータ
【図１】
2013221570.tif 000003
【図２】
2013221570.tif 000004
【図３】
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【図４】
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